Age Hardening of AlCrMoNiTi High Entropy Alloy Prepared by Powder Metallurgy

采用粉末冶金工艺制备了AlCrMoNiTi高熵合金,并对其铸态和退火态的微观组织和硬度进行了研究。结果表明,铸态合金由富(Cr,Mo)bcc固溶体枝晶相和富(Al,Ni,Ti)fcc固溶体枝晶间相组成。时效合金在900℃高温可获得最高硬度HV约为6150 MPa,在1000℃发生退火软化现象,但是其硬度HV仍保持在5160 MPa的高硬度水平。这表明,AlCrMoNiTi高熵合金具有优异的高温时效硬化特性。该合金在800℃时的时效硬化特性主要归因于细晶强化,在900℃时则归因于第二相(bcc2)的析出硬化。在1000℃时发生退火软化现象,其原因在于第二相的分解和晶粒粗化。     

粉末冶金制备AlCrMoNiTi高熵合金的时效硬化特性（英文）

采用粉末冶金工艺制备了AlCrMoNiTi高熵合金,并对其铸态和退火态的微观组织和硬度进行了研究。结果表明,铸态合金由富(Cr,Mo)bcc固溶体枝晶相和富(Al,Ni,Ti)fcc固溶体枝晶间相组成。时效合金在900℃高温可获得最高硬度HV约为6150 MPa,在1000℃发生退火软化现象,但是其硬度HV仍保持在5160 MPa的高硬度水平。这表明,AlCrMoNiTi高熵合金具有优异的高温时效硬化特性。该合金在800℃时的时效硬化特性主要归因于细晶强化,在900℃时则归因于第二相(bcc2)的析出硬化。在1000℃时发生退火软化现象,其原因在于第二相的分解和晶粒粗化。     

退火对激光熔覆CoCrFeNiB_(0.5)高熵合金涂层组织与电化学性能的影响

采用激光熔覆在45钢基体上制备了CoCrFeNiB_(0.5)高熵合金涂层,研究了不同退火温度(700、900、1100℃)对涂层组织及性能的影响。结果表明,涂层激光熔覆态相组成主要为fcc相+少量bcc相,显微组织主要为枝晶组织;退火后,相组成转变为fcc+bcc+M_xB的混合相结构;700℃退火后,枝晶略有粗化,更高温度退火使枝晶断开,枝晶组织逐渐消失;1100℃退火后出现明显的颗粒化、球化相组织;激光熔覆涂层显微硬度较高,最高达到603 HV;700、900℃退火后,由于第二相析出强化,涂层显微硬度略有提高,但1100℃退火后涂层显微硬度下降;CoCrFeNiB_(0.5)涂层具有较高的腐蚀电位与较低的腐蚀电流密度,耐腐蚀性能明显优于45钢;1100℃退火后,3.5%NaCl溶液中腐蚀电流密度比45钢基体低3个数量级,具有较好的耐腐蚀性能。     

H13钢表面激光熔覆AlCoCrFeNiWx高熵合金涂层及其性能

以热作模具钢H13作为基体,通过激光熔覆制备AlCoCrFeNiW_x(x=0, 0.5)高熵合金涂层,并研究W元素的添加对其组织结构以及热稳定性和耐磨性的影响。激光熔覆AlCoCrFeNiW_x高熵合金涂层相组织结构随W元素的添加会发生变化,W的添加会促进BCC相的形成,并且在晶界处形成富含W的第二相,其生长方向会沿着冷却方向形成细长状的枝晶,这些第二相会起到耐磨和强化涂层的作用。经800 ℃长时间保温后测试AlCoCrFeNiW_x高熵合金涂层的热稳定性。结果表明,AlCoCrFeNiW_x高熵合金涂层均能够保持较高的硬度和耐磨性,14 h保温后的硬度仍大于400 HV0.2,加入W元素后的涂层抗回火软化能力更强,800 ℃保温14 h后的耐摩擦磨损性能是基体的两倍以上。     

退火温度对激光熔覆AlFeCrCoNiTi高熵合金涂层组织与性能的影响

采用激光熔覆法制备AlFeCrCoNiTi高熵合金涂层,研究涂层经600、800和1200℃退火处理后的组织和性能。结果表明:快速凝固抑制了该合金涂层金属间化合物的析出,涂层组织为树枝晶结构,主要由体心立方固溶体(BCC)构成,具有较高的硬度,其平均显微硬度为698HV;经不同温度退火后,涂层组织长大不明显,硬度没有明显下降,相结构和硬度的高温稳定性好;Fe、Al在枝晶中富集,而Cr、Co、Ni、Ti在枝晶间富集;随着退火温度升高,偏析程度加剧。     

退火温度对铝钛强韧的CrCoNi中熵合金组织与性能的影响

通过电子背散射衍射(EBSD)和维氏硬度测试,研究不同退火温度下新型铝钛强韧的CrCoNi中熵合金组织演变规律和硬度变化。结果表明,退火温度较高(1100℃)时,合金的退火孪晶密度较高,且孪晶形貌更加平直规整;再结晶和晶粒长大和退火温度并非简单的线性关系,超过临界温度合金再结晶和晶粒长大过程明显加快,在1100℃下退火1 h可得到平均晶粒尺寸20.89μm的等轴晶组织,由于加工应力释放,合金硬度下降到302.9 HV0.2。     

退火工艺对AlCuCrFeNi高熵合金微观组织与硬度的影响

用真空电弧熔炼法制备了AlCuCrFeNi多主元高熵合金。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度仪等研究了AlCuCrFeNi铸态以及采用不同退火工艺后的微观组织和硬度。结果表明:AlCuCrFeNi合金在铸态下是由枝晶内富Cr、Fe元素的BCC固溶相、枝晶间富Al、Ni的B2相以及枝晶间富Cu的FCC固溶相组成,并伴有少量的金属间化合物AlFe_(0.23)Ni_(0.77),铸造硬度值约为(465±10) HV。随着退火温度升高,Cu元素发生扩散,FCC相变得粗大,合金的硬度值降低到400 HV左右,与铸态硬度相差不大,说明合金具有较高的热稳定性以及较好的高温使用性能。     

时效对激光熔覆FeCoCrNiB0.5高熵合金激光涂层组织和硬度的影响

采用激光熔覆方法在Q235钢上制备FeCoCrNiB_0.5高熵合金涂层,利用XRD、SEM以及显微维氏硬度计等,研究时效温度对涂层的显微组织、相结构及硬度的影响。结果表明,涂层由FCC结构固溶体和M₂B两相构成,并且相结构具有很好的高温稳定性。涂层经过800 ℃和900 ℃时效后,枝晶内有大量的颗粒状M₂B相脱溶物析出;而1000 ℃时效后,枝晶间的M₂B相显著粗化,涂层中树枝晶组织消失。FeCoCrNiB_0.5高熵合金涂层的硬度为447 HV0.2,且涂层硬度随时效温度升高而逐渐降低。     

退火对激光熔覆CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层组织与性能的影响

目的 通过对激光熔覆CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层进行退火处理,使涂层性能得到进一步提高。方法 采用RFL–C1000光纤激光器在45钢表面制备CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层,通过SXL–1200管式电阻炉在不同温度下(600、800、1 000 ℃)对高熵合金涂层进行退火处理,保温时间为2 h,冷却方式为随炉冷却。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、摩擦磨损试验机等对熔覆层的微观组织、显微硬度和摩擦磨损性能进行分析和测试。结果 CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层由FCC相和μ相(Fe7W6)组成,经过不同温度退火处理后,涂层未析出新的相,μ相衍射峰强度呈先减小后增大的趋势;涂层组织经高温退火(800 ℃、1 000 ℃,2 h)后发生了明显的改变,经800 ℃/2 h退火处理后,枝晶间析出了大量μ相沉淀,经1 000 ℃/2 h退火处理后晶界开始出现断裂分解,晶粒内部和晶界部位析出了大量的富W颗粒相(μ 相)。经1 000 ℃/2 h退火处理后,熔覆层具有较高的平均显微硬度,为475.68HV0.3,相较于未经退火处理的熔覆层,其硬度提高了约45%;经600 ℃/2 h退火处理后,涂层的平均摩擦因数最低,约为0.226,磨损量最小,与未经退火处理的涂层相比,其磨损量降低了约28%。退火温度的升高并未使磨损机制发生明显改变,主要为磨粒磨损。结论 高温退火处理可以促进μ相的生成;经退火后,CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层的硬度得到显著提高,改善了涂层的摩擦磨损性能,强化机制为固溶强化和第二相强化。     

B对FeCoCrNiSiBx高熵合金激光熔覆层组织和硬度的影响

采用激光熔覆制备了FeCoCrNiSiB_x高熵合金熔覆层,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计研究微量硼元素(摩尔比x=0、0.02、0.04、0.06、0.08)对FeCoCrNiSiB_x高熵合金熔覆层组织和硬度的影响。结果表明:无B高熵合金涂层组织主要为胞状晶。B的添加会促进枝晶的生成,逐渐形成鱼骨状树枝晶,但过量的B会破坏枝晶完整性,形成蠕虫状晶。此外,高熵合金熔覆层组织为FCC和BCC双相结构,B元素的添加会形成大量0.1~2.6 μm的Cr₂B第二相,有助于提高熔覆层硬度,其中x=0.06时激光熔覆层的硬度最高,约为537 HV0.2。     

退火对AlCoCrFeMnTi高熵合金相组成与显微形貌的影响

为了研究退火温度对AlCoCrFeMnTi高熵合金的物相结构、显微组织及硬度的影响,分别采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜和显微硬度计对不同退火温度下AlCoCrFeMnTi合金进行了测试。结果表明:铸态AlCoCrFeMnTi高熵合金物相结构是由bcc主相和fcc相双相组成,且其各相衍射峰普遍较宽,这是由于原子半径差较大和冷却速度快引起的晶格畸变所致。600 ℃退火后,合金中形成了新的hcp相,当退火温度为800 ℃和1000 ℃时,合金衍射峰的峰形并未再发生显著变化。铸态和退火后的AlCoCrFeMnTi合金均为典型的树枝晶结构,1000 ℃退火后的扫描电镜照片中发现了典型的调幅分解组织。合金硬度值在铸态最大,达到了750 HV0.5,随着退火温度升高硬度逐步降低。在经过1000 ℃退火后,一方面由于合金中出现调幅分解组织,使得过饱和的原子大量析出,降低了晶格畸变程度,导致硬度下降;另一方面,由于退火温度的升高,加速了原子的扩散能力,降低了合金内部的内应力,此时合金硬度下降到604.9 HV0.5。     

轻质MgAlSnZnCu高熵合金的微观组织和力学性能

为了提高阻隔层的稳定性,研究采用电磁感应加热方法,在覆盖剂和氩气保护作用下制备MgAlSnZnCu系列轻质高熵合金。使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)对合金的铸造组织、退火组织和物相进行了表征和分析,同时采用显微硬度测试方法对其硬度进行了研究。结果表明,铸态MgAlSnZnCu合金组织由(AlMgZnCu)-FCC相和Mg₂Sn相组成,Mg₂Sn相的形态为2~6 μm粒状和不规则块状。Mg的含量由22%降低到12%,其合金的硬度由277 HV0.2增加到326 HV0.2,抗压强度由223 MPa增加到237 MPa。Sn和Zn含量降低后组织中出现了针状和片状的杂质相,且硬度值分散度较大,在450 ℃保温6 h的退火工艺条件下,组织中的杂质相出现明显的积聚长大的趋势。力学性能测试显示退火对抗压强度和硬度的影响不大,MgAlSnZnCu系列合金在450 ℃的条件下能保持较好的热稳定性。     

退火温度对CrFeCoNiTi1.5高熵合金微结构与性能的影响

为研究中低温热处理对CrFeCoNiTi_1.5高熵合金性能的影响,分别在200、400及600 ℃下对高熵合金进行10 h退火处理。通过X射线衍射仪、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计和电化学工作站对高熵合金的组织结构、表面形貌以及元素的偏析程度进行分析,并测试了高熵合金的动电位极化曲线以及维氏硬度。结果表明:退火温度的提高有利于CrFeCoNiTi_1.5高熵合金中HCP结构相的析出;随着温度的升高Cr、Fe、Co和Ni逐渐向晶内聚集分布,Ti逐渐向晶间聚集。600 ℃中低温退火处理时合金耐腐蚀性能最好,硬度为914 HV0.5。     

热处理对AlFeCrCoNiMo高熵合金微观组织与硬度的影响

利用真空电弧熔炼法制备了AlFeCrCoNiMo高熵合金。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、硬度仪,研究了退火对高熵合金的微观组织及硬度的影响。结果表明:铸态以及退火后的合金是树枝晶结构,枝晶间是由Cr_9Mo_(21)Ni_(20)和NiCoCr金属间化合物组成的共晶结构;随着退火温度的升高,FCC相逐渐减少,并会析出新的金属间化合物;合金的微观应力表现出先增大后减少的变化趋势;合金的硬度随着退火温度的升高先升高再降低,合金的应力与硬度的变化趋势一致,当退火温度达到800℃时,合金的硬度达到最大。     

Cr含量对CrxMoNbTiZr系高熵合金组织与性能的影响

采用真空电弧熔炼的方法制备了Cr_xMoNbTiZr系高熵合金(x=0, 0.5, 1, 1.5)。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计以及电化学工作站研究了Cr含量对该高熵合金结构、组织、硬度和耐蚀性能的影响。结果表明,Cr的添加使合金由单相BCC结构转变为富Zr相与富Mo-Nb相的双相BCC结构,随着Cr含量增加,在富Zr相中还有富Cr的Laves相析出;Cr_1.5MoNbTiZr合金具有最高硬度765.53 HV,这是由于第二相析出强化、固溶强化与高熵合金晶格畸变的共同作用;Cr的加入增加了Cr_xMoNbTiZr系高熵合金在质量分数为3.5%NaCl溶液中发生腐蚀倾向,但降低了该系高熵合金的腐蚀速率,同时发现Cr的添加存在一个临界值来保证合金的抗点蚀能力,超过这个临界值合金就会更容易发生点蚀现象。     

退火温度对MAO-TC4钛合金表面组织及腐蚀性能的影响

通过微弧氧化技术(Micro-arc oxidation, MAO)对TC4合金进行表面处理,随后采用X射线衍射仪、场发射扫描电镜、激光共聚焦显微镜、硬度测试以及电化学腐蚀等方法研究不同退火温度下MAO-TC4合金的表面氧化膜层形貌、厚度、硬度、相结构以及电化学腐蚀行为。结果表明:随着退火温度的升高,MAO-TC4合金表面氧化膜层的显微硬度亦随之增大,当退火温度为850 ℃时,其最高显微硬度为592 HV0.2。450~850 ℃退火温度范围内,随退火温度升高,MAO-TC4合金的膜层耐腐蚀性先增加后降低;当退火温度为650 ℃时,膜层的自腐蚀电流密度为0.125 μA/cm²,耐腐蚀性能最佳。     

退火处理对CoCrFeNiB0.05Ti0.6高熵合金组织与力学性能的影响

采用机械合金化法制备CoCrFeNiB_0.05Ti_0.6高熵合金粉末,通过粉末冶金法制备了CoCrFeNiB_0.05Ti_0.6高熵合金。随后将烧结试样分别在450、650、850℃退火处理12 h。利用X射线衍射仪分析CoCrFeNiB_0.05Ti_0.6高熵合金退火前后的相结构;通过SEM和EDS分析CoCrFeNiB_0.05Ti_0.6高熵合金退火前后的微观组织形貌和元素分布情况;通过HXD-1000维氏硬度计和WDW-200万能试验测试机测量试样维氏硬度和压缩强度。结果表明,烧结态合金主要为FCC相伴随少量的HCP和Laves相;随着退火温度升高,BCC与硼化物等新相相继生成,Cr元素由浅灰色树枝晶向深灰色枝晶间的扩散程度逐渐增大,B元素与其它元素构成新的硼化物。烧结态合金为树枝晶与枝晶间组织,退火后枝晶间组织占比增大,树枝晶减少。CoCrFeNiB_0.05Ti_0.6...     

固溶处理对Al-Zn-Mg-Cu系超强铝合金组织与硬度的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及维氏硬度计等研究了不同固溶处理参数对Al-Zn-Mg-Cu系超强铝合金7050固溶态组织与固溶时效态硬度的影响。结果表明:锻态7050铝合金组织中含有粗大块状初生相和针状、点状的η(MgZn₂)相。随着固溶温度的升高和固溶时间的增加,合金组织中的未溶相减少,再结晶组织体积分数增高。经过470 ℃×4 h固溶+120 ℃×24 h时效处理7050铝合金的硬度值达到最大,为189 HV0.2。     

CrFeCoNiB0.05Tix高熵合金的显微组织和力学性能

采用机械合金化和放电等离子烧结工艺制备了CrFeCoNiB_0.05Ti_x(x=0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)高熵合金材料,通过X射线衍射分析、扫描电镜观察和能谱分析以及维氏硬度测试和压缩强度测试等,研究了Ti含量对高熵合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,CrFeCoNiB_0.05Ti_x(x=0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)高熵合金由FCC、BCC和α相组成。当x=1.0时,合金由BCC结构转向HCP结构并析出新相Laves相,其具有最高硬度416.54 HV0.2。当x=0.8时,合金达到最大抗压强度586.3 MPa。